Устройство преобразования времени в код

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля при измерении временных интервалов. Технический результат состоит в обеспечении удобства считывания результатов при одновременном упрощении устройства. Устройство преобразования времени в код содержит генератор импульсов (1), первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И (2, 9, 7, 13 и 15), счетчик импульсов (3), первый, второй и третий управляющие триггеры (4, 8 и 14), первый и второй элементы ИЛИ (5 и 11), элемент НЕ (6), группу (10) последовательно соединенных линий задержки и реверсивный счетчик импульсов (12). 2 ил.

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля при измерении временных интервалов.

Известно устройство преобразования времени в код, содержащее генератор импульсов, первый, второй и третий элементы И, счетчик импульсов, первый и второй управляющие триггеры, группу последовательно соединенных линий задержки, элемент НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, выход генератора импульсов подключен к входу первой линии задержки, к входу сброса второго управляющего триггера, к входу элемента НЕ и к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика импульсов, выход которого является первым выходом устройства, а вход сброса подключен к шине "Сброс" и к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной "Стоп", а выход - с входом сброса первого управляющего триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а установочный вход - к шине "Пуск" и к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход - с установочным входом второго управляющего триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И [1].

В результате преобразования интервала времени длительностью Т известное устройство преобразования времени в код формирует значение N₀ основного двоичного кода, позволяющего в дальнейшем получить с точностью до Т₀ грубую оценку Т*=(N₀-1)Т₀ длительности Т преобразуемого временного интервала (Т₀ - период следования счетных импульсов), а также значения двух m разрядных кодов, по числу символов "1" которых в дальнейшем можно получить значения N₁ и N₂ двух дополнительных кодов, позволяющих получить с точностью до Т₀/m оценки двух поправок: Δt₁ - длительности временного интервала, начало которого определяется импульсом с шины "Пуск", а конец - следующим за ним счетным импульсом, и Δt₂ - длительности временного интервала, конец которого определяется импульсом с шины "Стоп", а начало - предыдущим перед ним счетным импульсом. При этом справедливо равенство

Т-Т*=Δt₁+Δt₂.

Однако известное устройство преобразования времени в код характеризуется неудобством считывания результатов, поскольку для получения значений N₁ и N₂ двух дополнительных кодов необходимо дополнительно подсчитывать число символов "1" двух m разрядных кодов, формируемых известным устройством (для этого необходимы два дополнительных дешифратора или счетчика).

Технический результат состоит в обеспечении удобства считывания результатов при одновременном упрощении устройства.

Для достижения указанного технического результата в устройство преобразования времени в код, содержащее генератор импульсов, первый, второй и третий элементы И, счетчик импульсов, первый и второй управляющие триггеры, группу последовательно соединенных линий задержки, элемент НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, выход генератора импульсов подключен к входу первой линии задержки, к входу сброса второго управляющего триггера, к входу элемента НЕ и к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика импульсов, выход которого является первым выходом устройства, а вход сброса подключен к шине "Сброс" и к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной "Стоп", а выход - с входом сброса первого управляющего триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а установочный вход - к шине "Пуск" и к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход - с установочным входом второго управляющего триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И, введены четвертый и пятый элементы И, третий управляющий триггер и реверсивный счетчик импульсов, выход которого является вторым выходом устройства, выход элемента НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к шине "Стоп", а выход - к установочному входу третьего управляющего триггера, вход сброса которого соединен с выходом генератора импульсов, а прямой выход - с первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к входу вычитания реверсивного счетчика импульсов, вход сброса которого соединен с шиной "Сброс", а вход суммирования - с выходом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму входу пятого элемента И и к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами линий задержки.

В результате преобразования интервала времени длительностью Т предлагаемое устройство преобразования времени в код формирует значение N₀ основного двоичного кода, позволяющего получить с точностью до Т₀ значение (Т*+Т₀) суммы грубой оценки Т*=(N₀-1)T₀ длительности Т преобразуемого временного интервала и периода Т₀ следования счетных импульсов, а также значение N_Д дополнительного кода, позволяющего получить с точностью до Т₀/m оценку обобщенной поправки Δt=Δt₁-Δt'₂, где Δt'₂ - длительность временного интервала, начало которого определяется импульсом с шины "Стоп", а конец - предыдущим перед ним счетным импульсом. Так как Δt'₂=T₀-Δt₂, то справедливо равенство

(Т*+Т₀)+Δt=Т*+T₀+Δt₁-Δt'₂=Т*+Δt₁+Δt₂.

При этом для считывания результатов не нужны никакие дополнительные устройства. В итоге достигается положительный технический результат - обеспечивается удобство считывания результатов при одновременном упрощении устройства.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включая поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного технического решения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков заявленного устройства преобразования времени в код, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Проведенный заявителем дополнительный поиск не выявил известные решения, содержащие признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства преобразования времени в код. Следовательно, заявленное техническое решение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного технического решения преобразований для достижения технического результата. Заявленное техническое решение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое устройство преобразования времени в код может быть реализовано с помощью известных функциональных элементов.

На фиг.1 приведена функциональная схема заявленного устройства преобразования времени в код, а на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Устройство преобразования времени в код содержит генератор импульсов 1, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И 2, 9, 7, 13 и 15, счетчик импульсов 3, первый, второй и третий управляющие триггеры 4, 8 и 14, первый и второй элементы ИЛИ 5 и 11, элемент НЕ 6, группу 10 последовательно соединенных линий задержки и реверсивный счетчик импульсов 12. Первым и вторым выходами устройства являются соответственно выходы счетчика импульсов 3 и реверсивного счетчика импульсов 12.

Выход генератора импульсов 1 подключен к входу первой линии задержки из группы 10 последовательно соединенных линий задержки, к входам сброса второго и третьего управляющих триггеров 8 и 14, к входу элемента НЕ 6 и к первому входу первого элемента И 2. Выход первого элемента И 2 соединен с входом счетчика импульсов 3, вход сброса которого подключен к шине "Сброс" и к первому входу первого элемента ИЛИ 5, второй вход которого соединен с шиной "Стоп", а выход - с входом сброса первого управляющего триггера 4. Прямой выход первого управляющего триггера 4 подключен к второму входу первого элемента И 2, а установочный вход - к шине "Пуск" и к первому входу третьего элемента И 7. Выход третьего элемента И 7 соединен с установочным входом второго управляющего триггера 8, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И 9. Выход элемента НЕ 6 соединен с вторым входом третьего элемента И 7 и с первым входом четвертого элемента И 13, второй вход которого подключен к шине "Стоп", а выход - к установочному входу третьего управляющего триггера 14. Прямой выход третьего управляющего триггера 14 соединен с первым входом пятого элемента И 15, выход которого подключен к входу вычитания реверсивного счетчика импульсов 12. Вход сброса реверсивного счетчика импульсов 12 соединен с шиной "Сброс", а его вход суммирования - с выходом второго элемента И 9, второй вход которого подключен к второму входу пятого элемента И 15 и к выходу второго элемента ИЛИ 11, входы которого соответственно соединены с выходами всех линий задержки, входящих в состав группы 10 последовательно соединенных линий задержки.

Предлагаемое устройство преобразования времени в код работает следующим образом.

Перед началом работы элементы устройства преобразования времени в код приводятся в исходное состояние путем подачи импульса с шины «Сброс» на входы сброса счетчика импульсов 3 и реверсивного счетчика импульсов 12 для их обнуления и через первый элемент ИЛИ 5 на вход сброса первого управляющего триггера 4 для перевода его в состояние "0". При этом исходное состояние "0" второго и третьего управляющих триггеров 8 и 14 подтверждается счетными импульсами (фиг.2, а), поступающими на их входы сброса с выхода генератора 1 импульсов.

В дальнейшем импульс (фиг.2, б) с шины "Пуск", определяющий начало преобразуемого интервала времени, поступает на установочный вход первого управляющего триггера 4 и переводит его в состояние "1". В этом состоянии первый управляющий триггер 4 будет находиться до тех пор, пока на его вход сброса через первый элемент ИЛИ 5 с шины "Стоп" не поступит импульс (фиг.2, в), определяющий конец преобразуемого интервала времени. В результате первый управляющий триггер 4 формирует первые "временные ворота" - прямоугольный импульс (фиг.2, з) длительностью Т, фронт которого определяется импульсом (фиг.2, б) с шины "Пуск", а срез - импульсом (фиг.2, в) с шины "Стоп".

Выходной сигнал первого управляющего триггера 4 (см. фиг.2, з) поступает на второй вход первого элемента И 2 и разрешает прохождение поступающих с выхода генератора 1 импульсов на его первый вход счетных импульсов (см. фиг.2, а) с периодом следования Т₀ на вход счетчика 3 импульсов в течение времени Т (фиг.2, л). После этого на выходе счетчика 3 импульсов формируется значение основного кода N₀, соответствующее количеству счетных импульсов (см. фиг.2, л) с периодом Т₀ следования, попавших в первые "временные ворота" (см. фиг.2, з) длительностью Т.

Значение основного кода N₀ позволяет получить значение N₀T₀=(Т*+Т₀) суммы грубой оценки Т*=(N₀-1)T₀ длительности Т преобразуемого временного интервала (с точностью до периода Т₀ следования счетных импульсов (см. фиг.2, а), формируемых генератором 1 импульсов) и периода Т₀ следования счетных импульсов. Уточнение грубой оценки осуществляют следующим образом.

Счетные импульсы (см. фиг.2, а) с периодом Т₀ следования поступают с выхода генератора 1 импульсов на вход первой линии задержки из группы 10 m последовательно соединенных линий задержки. На выходе любой к-й линии задержки из указанной группы получают последовательность импульсов (фиг.2, д, фиг.2, е, фиг.2, ж) с периодом Т₀ следования, задержанных на время (кТ₀/m) по отношению к исходной последовательности импульсов (см. фиг.2, а). Все эти последовательности импульсов поступают с выходов, входящих в группу 10 m последовательно соединенных линий задержки, на соответствующие входы второго элемента ИЛИ 11, на выходе которого получают последовательность счетных импульсов с меньшим периодом (Т_m=Т₀/m) следования, которую подают на вторые входы второго и пятого элементов И 9 и 15. Управляют процессом прохождения данных импульсов на входы суммирования или вычитания реверсивного счетчика 12 импульсов с помощью второго и третьего управляющих триггеров 8 и 14.

Если импульс (см. фиг.2, б) с шины "Пуск", определяющий начало преобразуемого интервала времени, не совпадает по времени со счетным импульсом (см. фиг.2, а), поступающим с выхода генератора 1 импульсов на вход элемента НЕ 6, то он поступает через третий элемент И 7 на установочный вход второго управляющего триггера 8 и переводит его в состояние "1". В этом состоянии второй управляющий триггер 8 будет находиться до тех пор, пока на его вход сброса не поступит очередной счетный импульс (см. фиг.2, а) с выхода генератора 1 импульсов. В результате второй управляющий триггер 8 формирует вторые "временные ворота" - прямоугольный импульс (фиг.2, и) длительностью Δt₁, фронт которого определяется импульсом (см. фиг.2, б) с шины "Пуск", а срез - следующим за ним счетным импульсом (см. фиг.2, а).

Если импульс (см. фиг.2, б) с шины "Пуск", определяющий начало преобразуемого интервала времени, совпадает по времени со счетным импульсом (см. фиг.2, а), поступающим с выхода генератора 1 импульсов на вход элемента НЕ 6, то он не может пройти через третий элемент И 7 на установочный вход второго управляющего триггера 8, который остается в состоянии "0" и не формирует вторые "временные ворота".

Выходной сигнал второго управляющего триггера 8 (см. фиг.2, и) поступает на первый вход второго элемента И 9 и разрешает прохождение через него поступающих с выхода второго элемента ИЛИ 11 счетных импульсов с периодом (Т_m=Т₀/m) следования на вход суммирования реверсивного счетчика 12 импульсов в течение времени Δt₁ (фиг.2, м). После этого на выходе реверсивного счетчика 12 импульсов начальное нулевое значение дополнительного кода увеличивается на величину N₁, соответствующую количеству счетных импульсов с периодом следования (Т_m=Т₀/m), попавших во вторые "временные ворота" (см. фиг.2, и) длительностью Δt₁.

Если импульс (см. фиг.2, в) с шины "Стоп", определяющий конец преобразуемого интервала времени, не совпадает по времени со счетным импульсом (см. фиг.2, а), поступающим с выхода генератора 1 импульсов на вход элемента НЕ 6, то он поступает через четвертый элемент И 13 на установочный вход третьего управляющего триггера 14 и переводит его в состояние "1". В этом состоянии третий управляющий триггер 14 будет находиться до тех пор, пока на его вход сброса не поступит очередной счетный импульс (см. фиг.2, а) с выхода генератора 1 импульсов. В результате третий управляющий триггер 14 формирует третьи "временные ворота" - прямоугольный импульс (фиг.2, к) длительностью Δt'₂, фронт которого определяется импульсом (см. фиг.2, в) с шины "Стоп", а срез - следующим за ним счетным импульсом (см. фиг.2, а).

Если импульс (см. фиг.2, в) с шины "Стоп", определяющий конец преобразуемого интервала времени, совпадает со счетным импульсом (см. фиг.2, а), поступающим с выхода генератора 1 импульсов на вход элемента НЕ 6, то он не может пройти через четвертый элемент И 13 на установочный вход третьего управляющего триггера 14, который остается в состоянии "0" и не формирует третьи "временные ворота".

Выходной сигнал третьего управляющего триггера 14 (см. фиг.2, к) поступает на первый вход пятого элемента И 15 и разрешает прохождение через него поступающих с выхода второго элемента ИЛИ 11 счетных импульсов с периодом (Т_m=Т₀/m) следования на вход вычитания реверсивного счетчика 12 импульсов в течение времени Δt'₂ (фиг.2, м). После этого на выходе реверсивного счетчика 12 импульсов текущее значение дополнительного кода N₁ уменьшается на величину N'₂, соответствующую количеству счетных импульсов с периодом следования Т_m=Т₀/m, попавших в третьи "временные ворота" (см. фиг.2, м) длительностью Δt'₂, и становится равным окончательному значению N_Д=(N₁-N'₂) дополнительного кода.

Поскольку величина (Т₀-Δt'₂)=Δt₂ является длительностью временного интервала, конец которого определяется импульсом (см. фиг.2, в) с шины "Стоп", а начало - предыдущим перед ним счетным импульсом (см. фиг.2, а), то значение дополнительного кода N_Д позволяет получить оценку

Δt*=N_ДT₀/m=(N₁-N')T₀/m

поправки

Δt=Т*-Т=Δt₁-Δt'₂=Δt₁-T₀+Δt₂

к значению N₀T₀=(T*+T₀) суммы грубой оценки Т*=(N₀-1)T₀ длительности Т преобразуемого временного интервала и периода Т₀ следования счетных импульсов.

Совместное использование формируемых предлагаемым устройством преобразования времени в код значений N₀ и N_Д основного и дополнительного кодов позволяет в результате получить более точную оценку

T**=N₀T₀+N_ДT₀/m

длительности

T=(T*+T₀)+Δt=T*+T₀+Δt₁-Δt'₂=T*+Δt₁+Δt₂

преобразуемого временного интервала с точностью до периода Т_m=Т₀/m следования счетных импульсов с выхода второго элемента ИЛИ 11.

Изложенные выше сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- средства, воплощающие заявленное устройство преобразования времени в код при их осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно в автоматизированных системах контроля при измерении временных интервалов;

- для заявленного устройства преобразования времени в код в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "промышленная применимость".

При использовании предлагаемого устройства преобразования времени в код обеспечивается удобство считывания результатов при одновременном упрощении устройства.

Литература:

1. SU 1193823 А1, (Кузнецов С.П. и др.), 23.11.1985.

Устройство преобразования времени в код, содержащее генератор импульсов, первый, второй и третий элементы И, счетчик импульсов, первый и второй управляющие триггеры, группу последовательно соединенных линий задержки, элемент НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, выход генератора импульсов подключен к входу первой линии задержки, к входу сброса второго управляющего триггера, к входу элемента НЕ и к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика импульсов, выход которого является первым выходом устройства, а вход сброса подключен к шине "Сброс" и к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной "Стоп", а выход - с входом сброса первого управляющего триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а установочный вход - к шине "Пуск" и к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, а выход - с установочным входом второго управляющего триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И, отличающееся тем, что введены четвертый и пятый элементы И, третий управляющий триггер и реверсивный счетчик импульсов, выход которого является вторым выходом устройства, выход элемента НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к шине "Стоп", а выход - к установочному входу третьего управляющего триггера, вход сброса которого соединен с выходом генератора импульсов, а прямой выход - с первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к входу вычитания реверсивного счетчика импульсов, вход сброса которого соединен с шиной "Сброс", а вход суммирования - с выходом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму входу пятого элемента И и к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами линий задержки.